Dispositivo limitador de flujo.

Una disposición de tubo de producción que comprende:

un tubo de producción (20) que define una abertura en una pared del mismo;

y

un montaje de accionamiento por presión de fluido montado en el tubo de producción (20), siendo accionable el montaje de accionamiento por presión de fluido con la provisión de un fluido a presión desde una localización remota de manera interna del tubo de producción (20),

donde un dispositivo limitador de flujo (10) se monta en la abertura, comprendiendo dicho dispositivo limitador de flujo (10):

un elemento de obstrucción (18) dispuesto para el movimiento con la provisión de un fluido a presión a una primera posición donde dicho elemento de obstrucción (18) está situado para formar un sello con un extremo de una abertura (14) formada en una pared de dicho tubo de producción (20) y está dispuesto para evitar el flujo de fluido a través de dicha abertura (14), estando dispuesto el elemento de obstrucción (18) para el movimiento con la reducción de presión de dicho fluido a presión desde la primera posición a una segunda posición donde dicho elemento de obstrucción (18) está situado para que la abertura (14) no esté obstruida; y una disposición de retención (16) para limitar las ubicaciones posibles de dicho elemento de obstrucción (18) a dicha primera posición, segunda posición y posiciones intermedias.

Dispositivo limitador de flujo

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención hace referencia a un dispositivo limitador de flujo y específicamente, pero no de 5 manera exclusiva, a un dispositivo limitador de flujo para un pozo de petróleo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Cuando un pozo de petróleo es perforado pasa directamente a través de un yacimiento de petróleo del que se producirá petróleo a la superficie. Se perfora un orificio hacia el yacimiento de petróleo y se introduce una sarta de producción en el orificio. La sarta de tubos de producción está compuesta de secciones de tubo individuales de aproximadamente 9, 1 metros de longitud (30 pies) . Unido al extremo superior de cada sección de tubo hay un acoplamiento con dos formas de rosca hembra para permitir que las roscas macho correspondientes en el extremo de las secciones de tubo se enrosquen juntas para crear una sarta de tubos continua.

La roca que conforma el yacimiento de petróleo puede variar de tipo y característica físicas, pero las características principales de interés son la permeabilidad de la roca. La permeabilidad determina la facilidad con la que el petróleo puede fluir por la roca y al pozo de petróleo.

Determinadas rocas como la arenisca tienen una permeabilidad relativamente uniforme y son denominadas homogéneas. El petróleo fluye por de la roca homogénea a un ritmo relativamente uniforme y se producirá de manera uniforme a través de la sección perforara del yacimiento. Otras rocas de yacimiento como la caliza y creta pueden fracturarse de manera natural y extensa y varían enormemente en permeabilidad. Estas rocas se conocen como heterogéneas. El petróleo de un yacimiento heterogéneo se producirá principalmente desde las áreas de más alta permeabilidad donde se producen las fracturas.

Aunque el pozo de petróleo puede perforarse a través de una longitud considerable del yacimiento de petróleo, las zonas de alta permeabilidad pueden significar solo el 10-15% de la longitud de sección de yacimiento perforada. Si se permitiera producir directamente en el orificio perforado y sarta de tubos de producción, el petróleo nunca se produciría desde el 85-90% restante de la sección perforada reduciendo así la eficiencia del pozo de petróleo.

Otro problema es que directamente bajo el yacimiento de petróleo normalmente hay una capa de agua de origen natural. Cuando se perfora un pozo, el objetivo es producir tanto petróleo como sea posible y limitar la cantidad de agua natural producida. Con el tiempo, a medida que el petróleo se agota, es sustituido por el agua natural que se filtra hacia arriba desde la roca subyacente. En un yacimiento homogéneo el agua puede ascender lentamente y de manera uniforme, prolongando el tiempo antes de que el agua penetre finalmente hacia el orificio del pozo. En un yacimiento heterogéneo, la permeabilidad mixta del yacimiento y la falla natural pueden permitir que se produzca agua casi inmediatamente en detrimento de la producción de petróleo.

Para superar estos problemas de producción de petróleo desde un yacimiento de petróleo heterogéneo se han diseñado un número de componentes mecánicos para controlar el flujo de petróleo en la sarta de tubos de producción. Tradicionalmente, se permitía que el petróleo fluyera desde el orificio perforado a través del yacimiento directamente a la sarta de tubos de producción a través del extremo abierto de la sarta de tubos o a través de orificios perforados de manera uniforme a lo largo de la longitud de la sarta de tubos. Este método de producción no provocó diferencias en la permeabilidad del yacimiento y resultó en la producción de una parte limitada de la sección perforada que llevó a que el agua penetrara de manera temprana.

Se descubrió que si el flujo de petróleo desde el yacimiento pudiera restringirse de manera mecánica a medida que pasa a la sarta de tubos, la contrapresión resultante creada permitiría a secciones del yacimiento con bajas permeabilidades que normalmente no tendrían oportunidad de producir, debido a las zonas de mayor permeabilidad, contribuir a la producción del pozo. Esto aumentó de manera eficaz el área de producción de 45 petróleo del yacimiento y amplió el tiempo antes de la eventual penetración del agua.

Los dispositivos que invocan este efecto vienen en una variedad de formas y tienen la característica común de limitar el flujo creando una caída de presión a medida que el petróleo pasa a través de los mismos. La restricción puede tomar la forma de una serie de orificios o una trayectoria del flujo tortuosa. Los dispositivos se proporcionan en la sarta de tubos de producción y están espaciados a intervalos a través de la sección del 50 yacimiento. A medida que se produce el petróleo, saldrá de la roca del yacimiento de petróleo y llenará el espacio anular entre el orificio perforado a través del yacimiento y el exterior de la sarta de tubos de producción. A

continuación, el petróleo fluirá hacia los dispositivos de restricción de flujo y entrará en la sarta de tubos de producción.

El espacio anular sustancialmente continuo entre el orificio perforado a través del yacimiento y el exterior de la sarta de tubos de producción puede dividirse de manera eficaz en un número de compartimentos mediante la ubicación de anillos alrededor de los tubos de producción a intervalos regulares. Estos anillos están distanciados de los dispositivos de restricción de flujo en una dirección longitudinal y cada compartimento puede comprender al menos un dispositivo de restricción de flujo.

Estos anillos se conocen comúnmente como obturadores de agujero abierto mecánicos, y estos obturadores forman una barrera entre compartimentos adyacentes. En el caso de que el agua deba penetrar en un compartimento, los obturadores sirven para aislar los compartimentos adyacentes y evitar que el agua fluya a compartimentos adyacentes en el espacio anular entre el orificio perforado a través del yacimiento y el exterior de la sarta de tubos de producción.

Los obturadores se ajustan a, y sellan alrededor de, una tubería de revestimiento corta o liner de terminación y después se insertan en el pozo. La tecnología de sellado del obturador de agujero abierto 15 mecánico existente usa obturadores formados de un sello de material elastómero deformable. Después de situar la sección de terminación en el yacimiento, los obturadores se sitúan contra la sección de agujero abierto del yacimiento mediante la aplicación de presión a un montaje de junta de pistón que sirve para controlar un mecanismo que deforma de manera transversal la junta del obturador a lo largo de la dirección de la tubería de revestimiento corta de terminación. Accionar el obturador de este modo hace que se deforme en una dirección transversal/radial formando un sello entre la tubería de revestimiento corta de terminación y la sección de agujero abierto del yacimiento.

También se conoce la formación de obturadores de un material que está dispuesto para expandirse, es decir, hincharse, como resultado del contacto con, por ejemplo, un líquido encontrado en, o en la proximidad de, el yacimiento, de manera que el obturador se expande para sellar el espacio entre la tubería de revestimiento corta de terminación y la pared del pozo.

La solicitud de patente europea nº 08104394.5 hace referencia a obturadores mecánicos adecuados para las aplicaciones descritas arriba.

Estos obturadores mecánicos pueden ajustarse bombeando fluido en el tubo de producción desde la superficie para aumentar la presión en el tubo de producción en comparación con la del exterior del tubo. La 30 presión en el tubo de producción se mantiene a un nivel específico durante un periodo de tiempo para garantizar que todos los obturadores mecánicos se ajustan. Sin embargo, los dispositivos de restricción de flujo son, en su forma más simple, aberturas formadas en las paredes del tubo de producción y a través de las cuales el fluido que se está bombeando en el tubo de producción puede escapar al exterior del tubo, causando así una pérdida en la presión dentro del tubo de producción. Como se apreciará, estas fugas pueden provocar dificultades en el

mantenimiento de la presión exigida dentro del tubo de producción y pueden aumentar el tiempo necesario para ajustar los obturadores mecánicos.

Los obturadores mecánicos puede ajustarse también mediante una herramienta de ajuste. Sin embargo, el uso de dicha herramienta representa gastos operativos extras puesto que cada obturador debe ajustarse de manera individual, y si por ejemplo hay diez obturadores mecánicos en un pozo, esto puede equivaler

normalmente a veinticuatro... [Seguir leyendo]

1. Una disposición de tubo de producción que comprende:

un tubo de producción (20) que define una abertura en una pared del mismo; y un montaje de accionamiento por presión de fluido montado en el tubo de producción (20) , siendo accionable el montaje de accionamiento por presión de fluido con la provisión de un fluido a presión desde una localización remota de manera interna del tubo de producción (20) , donde un dispositivo limitador de flujo (10) se monta en la abertura, comprendiendo dicho dispositivo limitador de flujo (10) :

un elemento de obstrucción (18) dispuesto para el movimiento con la provisión de un fluido a presión a una primera posición donde dicho elemento de obstrucción (18) está situado para formar un sello con un extremo de una abertura (14) formada en una pared de dicho tubo de producción (20) y está dispuesto para evitar el flujo de fluido a través de dicha abertura (14) , estando dispuesto el elemento de obstrucción (18) para el movimiento con la reducción de presión de dicho fluido a presión desde la primera posición a una segunda posición donde dicho elemento de obstrucción (18) está situado para que la abertura (14) no esté obstruida; y una disposición de retención (16) para limitar las ubicaciones posibles de dicho elemento de obstrucción (18) a dicha primera posición, segunda posición y posiciones intermedias.

2. La disposición de tubo de producción según la reivindicación 1, donde dicha disposición de retención (16) está configurada para formar una jaula alrededor de dicho elemento de obstrucción (18) .

3. La disposición de tubo de producción según la reivindicación 1 o 2, donde dicha disposición de retención (16) comprende una pluralidad de elementos distanciados sobre una periferia de dicha abertura (14) y dispuestos para sobresalir de la misma, formando la pluralidad de elementos parte de un cercamiento en el que el elemento de obstrucción es móvil, y teniendo la pluralidad de elementos en extremos remotos de los mismos medios que forman el resto del cercamiento, dichos medios dispuestos para evitar el escape del elemento de obstrucción (18) desde un extremo del cercamiento.

4. La disposición de tubo de producción según una o más de las reivindicaciones precedentes, donde dicho elemento de obstrucción (18) comprende un elemento esférico.

5. La disposición de tubo de producción según una o más de las reivindicaciones precedentes que comprende un elemento de inserto (12) dispuesto para su localización en dicha abertura formada en una pared de dicho tubo

de producción (20) , donde el elemento de inserto (12) se forma con una abertura (14) que está dispuesta para el flujo de fluido a través de la misma y de tal manera que, cuando el elemento de inserto (12) se sitúa en dicha abertura formada en una pared de dicho tubo de producción (20) la abertura (14) del elemento de inserto actúa como la abertura del tubo de producción.

6. La disposición del tubo de producción según la reivindicación 5, donde dicha abertura de dicho tubo de producción cuenta con una rosca para recibir de manera acoplable dicho elemento de inserto (12) , que cuenta de modo similar con una rosca externa.

7. La disposición de tubo de producción según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el montaje de accionamiento por presión de fluido comprende un montaje de obturador accionado por presión de fluido.

8. Un método de producción de un fluido desde una formación subterránea, que comprende:

insertar un tubo de producción (20) en un pozo que intercepta una formación, donde el tubo de producción (20) define una abertura (14) en una pared del mismo y comprende un elemento de obstrucción (18) configurado para sellar de manera selectiva la abertura (14) , y al menos un montaje de accionamiento por presión de fluido montado en la sarta de tubos de producción (20) ;

proporcionar fluido bajo presión desde una ubicación remota en el interior del tubo de producción (20) para accionar el montaje de accionamiento por presión de fluido, donde dicho fluido bajo presión actúa sobre el elemento de obstrucción (18) para mover dicho elemento para sellar la abertura (14) ; y reducir una presión del fluido bajo presión para hacer que el fluido de la formación actúe sobre el elemento de obstrucción (18) para mover dicho elemento (18) para abrir la abertura (14) y permitir el

flujo de fluidos de la formación a través de la abertura (14) al tubo de producción (20) .

9. El método según la reivindicación 8, donde el montaje de accionamiento por presión de fluido comprende un montaje de obturador accionado por el fluido, y el método comprende proporcionar fluido bajo presión desde una localización remota para accionar el ensamblaje de obturador para establecer un sello entre la sarta de tubo de producción (20) y una pared del pozo.